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韩国合成“隐形材料”,将应用于军事设备

据韩国媒体报道,韩国科学技术和信息通信部日前合成了一种“超材料”,能够改变包括可见光在内的电磁波,达到“隐形”的效果。

该人工纳米复合结构以特定的方式排列,能够弯曲或吸取被覆盖周围的电磁波,比如可见光,使得物体看上去就像不存在一样。

该团队计划未来用这种隐形技术生产隐形涂料,应用在军事设备上。

韩国科学技术和信息通信部相关负责人Lee Hak-ju表示,其“全球前沿项目”的核心任务就是利用各种“超材料”,提供前所未见的产品。

目前军用的“隐形”,比如隐形战斗机、隐形军舰等,指的是对雷达隐形。这些设备表面的特质涂层吸取了雷达的电磁波,使得雷法接收不到反射电磁波。

而光学角度上的“隐身术”,即“肉眼看不到”,是人们一直以来的追求之一。即使是在魔法世界里,哈利·波特也需要一件隐身斗篷。

哈利·波特的隐身斗篷

韩国这次合成的材料,原理逃不开主流的两种光学隐形方法:吸取或弯曲光线。其中,弯曲光线是靠负折射率的超材料实现的。光线遇到负折射率的超材料,就会像溪水遇到石块一样,自然地向两边绕行。光线无法触及被超材料包围住的物体,大家就无法看到。 

正折射率和负折射率

目前,自然界已知材料的折射率都是正的。1968年,苏联理论物理学家菲斯拉格(Victor Veselago)从简单的数学推导上预言了负折射材料的存在。

不过,这想法在当时被视为一个数学游戏,直到2001年,加州大学圣迭戈分校在《科学》上发表论文,从实验角度证明特定微波波段可实现负折射率。

2006年,英国帝国理工学院的彭德利(John Pendry)正式提出将负折射率材料引用于光学上的隐形,并命名为“变换光学”。在这之后,“负折射率超材料”研究成为热潮。

负折射率超材料使光线绕过物体

2013年,浙江大学的陈红胜团队就对变化光学相关理论的参数进行了简化,运用普通玻璃就制作了一个简易的隐形设备:一个底面为边长5厘米的正六边形,高度为5厘米的柱状玻璃结构。该柱状结构被置于一个装满水的鱼缸中,当一尾小金鱼游进柱状体中间时,就会消失不见,而鱼缸背面的图像并不会被金鱼遮挡。

浙大“隐身”玻璃柱

不过,浙大的“隐身衣”相当初级,只有从六边形隐身器件正对六条棱角的方向看过去,才有比较好的隐身效果。另外,器件本身也不能隐形。

总体来讲,现有的负折射超材料只能在较小的尺度范围内实现隐形,而且偏向“地毯式”的隐身,即将物体隐藏在材料下面,看上去如同平整的地面。全方位无死角、可以自由活动的。

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